〈工業技術與資訊〉全台首創5G超音波遠距診斷

(圖:AFP)
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撰文/陳怡如

走過 5G 元年,5G 應用加速落地,在疫情之下,智慧醫療更大幅進展。工研院與秀傳醫療體系、仁寶電腦、達明機器人,合力研發全臺首創「5G 超音波遠距遙控診療技術」,善用 5G 優勢,以高畫質的遠距腹部超音波遙控及會診系統,打造遠距醫療新模式,讓地理位置不再成為就醫阻礙。

超音波探頭在病人腹部上輕巧移動,醫師卻不在身側,而是遠在異地透過搖桿操控機械手臂。這是工研院全臺首創的「5G 超音波遠距遙控診療技術」,透過 5G 高速傳輸,讓醫師在遠距也能精準又即時的操作超音波探頭,不僅在防疫期間能減少醫護感染的風險,未來更能優化遠距醫療照護,部署至偏鄉,用科技守護民眾健康。

根據愛立信(Ericsson)消費者行為研究室預測,2026 年全球 5G 醫療市場將達到 757 億美元,遠距醫療市場年複合成長率將達 16.9%。5G 一直是先進國家打造未來生活與產業競爭的核心,在疫情發生後,5G 智慧醫療帶來的新興應用,更被國際重視。

「5G 擁有低延遲、高頻寬、廣連結等特性,可望大幅推進遠距醫療應用模式,」工研院服務系統科技中心執行長鄭仁傑指出,以超音波為 5G 遠距醫療打頭陣,是基於幾個考量:首先,超音波是最多醫學專科廣泛應用的診斷工具,也是未來最快精簡為手持的醫療工具;其次,超音波檢查極度仰賴醫師的經驗,每個科別重視的細節也不一樣,有鑑於偏鄉專科醫師不多,若能遠距操作,將大大提升偏鄉醫療服務品質,避免醫、病舟車勞頓,提高醫師服務量能。

「5G 超音波遠距遙控診療技術」去年底已在彰濱秀傳醫院實地驗證,工研院服務系統科技中心執行長鄭仁傑表示,5G 擁有低延遲、高頻寬、廣連結特性,可望大幅推進遠距醫療應用模式,提升偏鄉醫療服務品質。
「5G 超音波遠距遙控診療技術」去年底已在彰濱秀傳醫院實地驗證,工研院服務系統科技中心執行長鄭仁傑表示,5G 擁有低延遲、高頻寬、廣連結特性,可望大幅推進遠距醫療應用模式,提升偏鄉醫療服務品質。
連結端網與行業知識 打造臺灣首例應用

在經濟部技術處科專計劃支持下,團隊歷經 1 年開發,5G 超音波遠距遙控診療技術去年底已在彰濱秀傳醫院實地驗證。該技術整合終端、網路技術與相關合作夥伴:包括仁寶提供使用者端的取像設備、壓縮技術與超音波模組調校;達明機械手臂提供精準的探頭位置移動;秀傳醫院則提供醫療行業知識和驗證場域;工研院負責系統整合、5G 核網布建,並將醫師需求轉譯為科技規格,建構出即時、高畫質的遠距腹部超音波遙控及會診系統,讓服務順利落地。

彰濱秀傳醫院院長黃士維表示,以遠距醫療來說,一開始從超音波切入是很好的選擇,一來超音波是常見的檢測項目,實用性高,卻又非常仰賴醫師經驗,若能由專科醫師執行遠距操作會更加精準;二來超音波屬於非侵入性,「比起開刀,在場域驗證或法規認證上相對更加容易,先透過超音波將產品優化,未來也能迅速建立商業模式。」

早在 2008 年,秀傳就和法國遠距微創手術中心合作,打造「亞洲遠距微創手術中心」(IRCAD Taiwan),對新創技術的接受度高,也因此當工研院探詢合作意願時,雙方一拍即合,為技術提供醫師專業觀點。

如何讓操作探頭的機械手臂,表現得有如真人手持?探頭壓在肚子上時,體表高低起伏,還會碰到骨頭,施力太小照不到影像,太大又恐怕傷到病人,少了真人的手眼協調,該怎麼做到動作順暢,遠隔兩地的醫師與病人都滿意?

為了確保安全,團隊特別在機械手臂上整合壓力和距離感測元件,在 0.01~0.03 秒內,就會立即回饋超音波探頭的位置與出力大小等資訊;並在手臂旁還設置 4K 視訊鏡頭,讓醫師可以和病人即時溝通互動。至於醫師實際使用後,回饋的手臂速度與操作手感問題,工研院與合作夥伴也都一一破解。

高品質 5G 網速 大幅降低延遲

穩定又高品質的 5G 網速是當中的關鍵。鄭仁傑表示,5G 應用在超音波遠距診療最大的效益就是減少延遲,在 4G 環境下,端到端應用時延(Latency)約 240 毫秒,容易讓醫師誤以為遠端超音波探頭還沒到達想要的位置或施力太小,因而增加移動距離與力道,輕者超音波成像不佳,重者可能傷到病患筋骨。

在彰濱秀傳場域實際測試後,採用 5G 時端到端延僅 160 毫秒,大幅減少超音波探頭施壓力道風險達 72%。雖然遠距遙控檢查,仍比現場直接檢查花時間。但從 4G 提升至 5G 後,感測回饋到命令送達的時間差變小,使得操縱延遲感降低,從起始遙控至掃瞄到器官的時間,跟 4G 比較起來有效提升 60%,也證明了 5G 低延遲與大頻寬等特性,確實對遠距醫療的操作有幫助。

除了用 5G 提升操作的流暢度與安全性,團隊更發展便利的操作方式來提升檢查速度。像是一開始機器手臂會高舉用鏡頭拍攝病患軀幹,之後醫師可以依據想要檢查的地方,直接點選軀幹部位,手臂就會直接到達定點,再做細微移動,至少可縮短 30 秒的操作時間。

跨專業、跨空間、跨系統的整合最具挑戰

針對臨床手感,團隊一方面研發技術,一方面也要理解超音波的檢測方式,在研發期間,與多位醫師不斷討論、試用及修改,才能讓技術更貼近臨床實務的需求。一般人可能以為超音波探頭的移動愈靈活愈好,但其實太過靈活容易亂飄或抖動,反而可能誤判影像,因此團隊在靈活度上特別費心。

「研發階段,緊密討論的過程非常重要,」黃士維直言,不管是什麼樣的醫材或技術,研發團隊和醫師之間的討論才是關鍵,工程師不能靠自己憑空想像,就設計出來,而是雙方必須不斷溝通改進,「畢竟醫師才是 end user(終端使用者)。」

鄭仁傑坦言,這項技術最難的地方就是跨專業、跨空間、跨系統的「整合」,研發團隊要理解醫療超音波的檢測方式、臨床操作手感與視角差異、5G 影音通訊與機械手臂控制等不同的領域知識,不斷優化遠距應用流程的順暢度,並以服務提供者的角度,整合發展解決方案,「同時照顧到科技研發者、醫護人員、病患,甚至病患家屬的需求。」

在彰濱秀傳初步驗證後,預計今年下半年會部署到偏鄉醫院再做場域驗證,往臨床認證的路邁進。去年團隊先以腹部操音波進行驗證,初步已證實可行,未來希望能達到多科別都能使用,有心臟超音波的醫師就很感興趣,團隊將持續投入,切合各科別操作的角度差異、施力穩定等使用需求。

最後是 5G 網路的穩定性與使用便利性。為了在偏鄉也能確保網路傳輸品質,以及連網時讓醫療人員也能容易上手,團隊將搭配行動小基站,擴充服務的移動性及範圍,整合成可自主營運的解決方案,以能夠出口的國家隊作為發展目標。

提升技術商業價值 布局遠距醫療未來

在服務開發上,黃士維認為,醫療是很在地化的,產品最好能夠從需求出發,確實解決臺灣醫療現況的問題。對醫療器材產品來說,最重要的還是商業模式。醫材不像藥品或疫苗,只要人體試驗有效自然就有市場,「醫療器材的價值常是改善現有方案,所以要能夠確實證明能有效改善,而不是有技術就好。」

目前 5G 超音波遠距診療技術已經證明技術的可行性,未來就要證明能否提供更好的價值,不管是在病人診斷的正確性上,或是從經濟效益的角度來看,能否為醫院或國家節省成本。黃士維建議,團隊下一步可再提供更多功能,例如在超音波探頭上加裝針頭,當醫師透過超音波看到積水,就能操作機器手臂穿刺引流,稍微具侵入性但又不到開刀的程度,提升技術的商業價值。

對於遠距醫療的未來,黃士維表示,全球的遠距醫療仍在發展中,在臺灣現階段只開放遠距問診,法規還未開放遠距的超音波檢查,更遑論手術,「目前不是技術問題,而是法規問題。」

在疫情催化下,遠距醫療法規持續朝開放的方向前進,2021 年政府宣布在 1 億元額度內,將遠距醫療納入健保給付範圍。黃士維對此相當樂觀,「遠距醫療未來會發展得很快,就像科技慢慢演進,突然就一步到位。現在看起來好像還很遠,但有可能未來 5 年、10 年後,遠距醫療操作已經是常態。」

鄭仁傑也認為,遠距醫療未來精進方向有三:新常態後,醫療社區化與居家化是未來的重點,合作醫療院所將不再是教學醫院,地區醫院、診所都將納入;遠距醫療解決方案不僅在本地擴散,還會組成國家隊,輸出海外;單一的遠距醫療服務廣被接受之後,會產生更多科別的診療需求與多科別的裝置,如「醫咖 Go」這類輕量化、整合性的行動診斷箱需求就會上來,系統整合會從單一科、單一裝置,走到多科別多裝置的整合。

2021 年被認為是「臺灣遠距醫療元年」,工研院善用 5G 科技,超前部署未來應用,延伸診療服務的觸角,以網路取代馬路,為打造「醫療零距離」的智慧醫療時代而努力。

轉載自《工業技術與資訊》月刊第 360 期 2022 年 3 月號,未經授權不得轉載。

 


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《工業技術與資訊》月刊,現為工研院發行之全院性對外出版品,刊物發行於1991年,目前每期發行數量約為6,000份;對象含括全國具研發單位的中小企業、立法委員、政府官員、媒體等。

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